CN110970927B - 一种直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法及系统 - Google Patents

一种直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法及系统，涉及新能源发电控制技术领域，主要包括将直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的三相输出电流信号进行派克变换，并对变换后电流信号进行处理得到振荡信号角频率；根据振荡信号角频率构建具有并联关系的带阻滤波器‑比例积分控制器通道和带通滤波器‑比例谐振控制器通道；将控制器输出信号与变换后电流信号的差分别输入到上述通道中；根据上述通道的输出信号和前馈电压信号，确定网侧变流器主电路调制信号，进而驱动网侧变流器主电路工作。本发明提供的方法或者控制系统能够有效地增加次同步振荡频率下变流器的阻抗，防止直驱型风力发电机发生次同步振荡。

Description

一种直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法及系统
技术领域
本发明涉及新能源发电控制技术领域，特别是涉及一种直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法及系统。
背景技术
作为一种清洁的可再生能源，风力发电得到了世界各国的大力发展。在实际工程中发现，大量接入风力发电的系统，在某些情况下会发生次同步振荡(SSO)现象。次同步振荡现象会导致机组脱网，甚至是发电设备的损坏，严重影响电力系统的安全稳定运行。2009年，美国德克萨斯州的某风电场首次出现了该问题，此次SSO事故导致风机退出运行，并且损坏了部分风力发电机的撬棒电路。2012年底，中国华北沽源地区的风电场群也发生了类似事故，导致大量风机退出运行。此后，该地区的风电场又有多次发生类似事件。2014年夏季，中国新疆哈密三塘湖地区的风电场群也发生了次同步振荡，并导致附近的火电机组因轴系振荡而跳闸。目前，主流的风力发电机机组分为双馈型风力发电机和直驱型风力发电机。虽然，这两类风机都会发生次同步振荡，但是，其发生机理不同，抑制方法也不同。
目前，双馈型风机SSO事故的抑制对策研究较为充分，主要分为两类：第一类是调整DFIG自身的控制参数或升级其控制策略，第二类是通过加装合适的大功率电力电子设备并设计对应的振荡抑制策略。但是，直驱型风力发电机次同步振荡的抑制策略研究较少。有学者提出采用附加阻尼控制器的方案，其基本思路是采样网侧变流器的输出电流，滤波后获得振荡信号，经过相位调整和增益环节后，将信号加到网侧变流器的调制信号上。虽然理论分析和仿真验证表明该策略能够抑制系统的振荡，但尚未得到工程应用。而且，该控制方法不能自动辨识系统振荡的频率，若系统振荡频率发生较大变化，则该策略将无法维持系统的稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法及系统，能够有效避免发生次同步振荡。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法，包括：
获取直驱型风力发电机并网点的三相输出电压信号，并将所述三相输出电压信号经过派克变换后得到d轴电压信号和q轴电压信号；
获取直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的三相输出电流信号，并将所述三相输出电流信号经过派克变换后得到d轴电流信号和q轴电流信号；
对所述d轴电流信号或者所述q轴电流信号进行处理，得到振荡信号角频率；
根据所述振荡信号角频率，构建两个相同的电流跟踪控制环；其中，两个相同的电流跟踪控制环分别为第一电流跟踪控制环和第二电流跟踪控制环；所述第一电流跟踪控制环和所述第二电流跟踪控制环均包括两个并联的通道；两个所述通道分别为带阻滤波器-比例积分控制器通道以及带通滤波器-比例谐振控制器通道；
将直流电压控制器的输出信号与所述d轴电流信号的差输入到所述第一电流跟踪控制环中得到第一参考信号，将直流电压控制器的输出信号与所述d轴电流信号的差输入到所述第二电流跟踪控制环中得到第二参考信号；
将无功功率控制器的输出信号与所述q轴电流信号的差输入到所述第一电流跟踪控制环中得到第三参考信号，将无功功率控制器的输出信号与所述q轴电流信号的差输入到所述第二电流跟踪控制环中得到第四参考信号；
确定第一电压调制信号和第二电压调制信号；所述第一电压调制信号为所述第一参考信号、所述第二参考信号以及所述d轴电压信号的和；所述第二电压调制信号为所述第三参考信号、所述第四参考信号以及所述q轴电压信号的和；
根据所述第一电压调制信号和所述第二电压调制信号，确定网侧变流器主电路调制信号，并根据所述网侧变流器主电路调制信号驱动网侧变流器主电路工作。
可选的，所述对所述d轴电流信号或者所述q轴电流信号进行处理，得到振荡信号角频率，具体包括：
取时长为2s的d轴电流信号进行快速傅里叶变换，得到第一变换后电流信号，然后在所述第一变换后电流信号中选取频率在2Hz至45Hz之间的幅值最高分量的频率，并将所述幅值最高分量的频率乘以2π得到振荡信号角频率；
或者，取时长为2s的q轴电流信号进行快速傅里叶变换，得到第二变换后电流信号，然后在所述第二变换后电流信号中选取频率在2Hz至45Hz之间的幅值最高分量的频率，并将所述幅值最高分量的频率乘以2π得到振荡信号角频率。
可选的，所述根据所述振荡信号角频率，构建两个相同的电流跟踪控制环，具体包括：
根据所述振荡信号角频率，构建带通滤波器、带阻滤波器以及比例谐振控制器；所述带通滤波器、所述带阻滤波器以及所述比例谐振控制器的特征频率均为所述振荡信号角频率；
构建比例积分控制器；
根据所述带阻滤波器和所述比例积分控制器，构建带阻滤波器-比例积分控制器通道；
根据所述带通滤波器和所述比例谐振控制器，构建带通滤波器-比例谐振控制器通道；
将所述带阻滤波器-比例积分控制器通道与所述带通滤波器-比例谐振控制器通道并联，得到电流跟踪控制环。
可选的，所述带阻滤波器的传递函数为
Figure BDA0002319386120000031
其中，ωs为振荡信号角频率；s为拉普拉斯算子；
所述比例积分控制器的传递函数为
Figure BDA0002319386120000041
其中，KPI和GPI分别是所述比例积分控制器的比例控制系数和积分控制系数；
所述带通滤波器的传递函数为
Figure BDA0002319386120000042
所述比例谐振控制器的传递函数为
Figure BDA0002319386120000043
其中，KPR是所述比例谐振控制器的比例控制系数。
可选的，所述根据所述第一电压调制信号和所述第二电压调制信号，确定网侧变流器主电路调制信号，并根据所述网侧变流器主电路调制信号驱动网侧变流器主电路工作，具体包括：
将所述第一电压调制信号和所述第二电压调制信号进行派克反变换，得到反变换后的调制信号；
对所述反变换后的调制信号进行脉宽调制处理，产生网侧变流器主电路调制信号；
根据所述网侧变流器主电路调制信号驱动网侧变流器主电路工作。
一种直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的系统，包括：
电压信号派克变换模块，用于获取直驱型风力发电机并网点的三相输出电压信号，并将所述三相输出电压信号经过派克变换后得到d轴电压信号和q轴电压信号；
电流信号派克变换模块，用于获取直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的三相输出电流信号，并将所述三相输出电流信号经过派克变换后得到d轴电流信号和q轴电流信号；
振荡信号角频率得到模块，用于对所述d轴电流信号或者所述q轴电流信号进行处理，得到振荡信号角频率；
电流跟踪控制环构建模块，用于根据所述振荡信号角频率，构建两个相同的电流跟踪控制环；其中，两个相同的电流跟踪控制环分别为第一电流跟踪控制环和第二电流跟踪控制环；所述第一电流跟踪控制环和所述第二电流跟踪控制环均包括两个并联的通道；两个所述通道分别为带阻滤波器-比例积分控制器通道以及带通滤波器-比例谐振控制器通道；
第一参考信号和第二参考信号确定模块，用于将直流电压控制器的输出信号与所述d轴电流信号的差输入到所述第一电流跟踪控制环中得到第一参考信号，将直流电压控制器的输出信号与所述d轴电流信号的差输入到所述第二电流跟踪控制环中得到第二参考信号；
第三参考信号和第四参考信号确定模块，用于将无功功率控制器的输出信号与所述q轴电流信号的差输入到所述第一电流跟踪控制环中得到第三参考信号，将无功功率控制器的输出信号与所述q轴电流信号的差输入到所述第二电流跟踪控制环中得到第四参考信号；
第一电压调制信号和第二电压调制信号确定模块，用于确定第一电压调制信号和第二电压调制信号；所述第一电压调制信号为所述第一参考信号、所述第二参考信号以及所述d轴电压信号的和；所述第二电压调制信号为所述第三参考信号、所述第四参考信号以及所述q轴电压信号的和；
调制驱动模块，用于根据所述第一电压调制信号和所述第二电压调制信号，确定网侧变流器主电路调制信号，并根据所述网侧变流器主电路调制信号驱动网侧变流器主电路工作。
可选的，所述振荡信号角频率得到模块，具体包括：
振荡信号角频率得到单元，用于取时长为2s的d轴电流信号进行快速傅里叶变换，得到第一变换后电流信号，然后在所述第一变换后电流信号中选取频率在2Hz至45Hz之间的幅值最高分量的频率，并将所述幅值最高分量的频率乘以2π得到振荡信号角频率，或者，取时长为2s的q轴电流信号进行快速傅里叶变换，得到第二变换后电流信号，然后在所述第二变换后电流信号中选取频率在2Hz至45Hz之间的幅值最高分量的频率，并将所述幅值最高分量的频率乘以2π得到振荡信号角频率。
可选的，电流跟踪控制环构建模块，具体包括：
带通滤波器、带阻滤波器以及比例谐振控制器构建单元，用于根据所述振荡信号角频率，构建带通滤波器、带阻滤波器以及比例谐振控制器；所述带通滤波器、所述带阻滤波器以及所述比例谐振控制器的特征频率均为所述振荡信号角频率；
比例积分控制器构建单元，用于构建比例积分控制器；
带阻滤波器-比例积分控制器通道构建单元，用于根据所述带阻滤波器和所述比例积分控制器，构建带阻滤波器-比例积分控制器通道；
带通滤波器-比例谐振控制器通道构建单元，用于根据所述带通滤波器和所述比例谐振控制器，构建带通滤波器-比例谐振控制器通道；
电流跟踪控制环构建单元，用于将所述带阻滤波器-比例积分控制器通道与所述带通滤波器-比例谐振控制器通道并联，得到电流跟踪控制环。
可选的，调制驱动模块，具体包括：
反变换调制信号确定单元，用于将所述第一电压调制信号和所述第二电压调制信号进行派克反变换，得到反变换后的调制信号；
网侧变流器主电路调制信号产生单元，用于对所述反变换后的调制信号进行脉宽调制处理，产生网侧变流器主电路调制信号；
驱动单元，用于根据所述网侧变流器主电路调制信号驱动网侧变流器主电路工作。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了一种直驱型风力发电机的网侧变流器控制方法及系统。主要包括：首先采集直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的三相输出电流信号，将上述信号进行派克变换；然后取长度为2秒的派克变换后的d轴信号进行快速傅里叶变换，确定2Hz至45Hz范围内最大幅值分量的频率，并利用该频率作为带阻滤波器、带通滤波器和比例谐振控制器的特征频率；在电流跟踪环节中，分别采用上述两个滤波器构建具有并联关系的带通滤波器-比例谐振控制器通道和带阻滤波器-比例积分控制器通道，并将上述通道输出之和加上前馈电压做派克反变换后作为网侧变流器的调制信号来驱动网侧变流器主电路工作。本发明提供的方法或者控制系统能够有效地增加次同步振荡频率下变流器的阻抗，防止直驱型风力发电机发生次同步振荡。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法的过程示意图；
图3为本发明实施例直驱型风力发电机的主电路原理图；
图4为采用本发明控制方法得到的网侧变流器的d轴等效阻抗曲线图；其中，图4(a)表示等效阻抗实部曲线图，图4(b)表示等效阻抗虚部曲线图；
图5为采用现有技术得到的网侧变流器的d轴等效阻抗曲线图；其中，图5(a)表示等效阻抗实部曲线图，图5(b)表示等效阻抗虚部曲线图
图6为本发明实施例直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法及系统，采用该控制方法或者控制系统后，直驱型风力发电机能有效避免发生次同步振荡。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，本实施例提供的一种直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法包括如下步骤。
步骤101：获取直驱型风力发电机并网点的三相输出电压信号，并将所述三相输出电压信号经过派克变换后得到d轴电压信号和q轴电压信号。
步骤102：获取直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的三相输出电流信号，并将所述三相输出电流信号经过派克变换后得到d轴电流信号和q轴电流信号。
步骤103：对所述d轴电流信号或者所述q轴电流信号进行处理，得到振荡信号角频率；具体包括：
取时长为2s的d轴电流信号进行快速傅里叶变换，得到第一变换后电流信号，然后在所述第一变换后电流信号中选取频率在2Hz至45Hz之间的幅值最高分量的频率，并将所述幅值最高分量的频率乘以2π得到振荡信号角频率。
或者，取时长为2s的q轴电流信号进行快速傅里叶变换，得到第二变换后电流信号，然后在所述第二变换后电流信号中选取频率在2Hz至45Hz之间的幅值最高分量的频率，并将所述幅值最高分量的频率乘以2π得到振荡信号角频率。
步骤104：根据所述振荡信号角频率，构建两个相同的电流跟踪控制环；其中，两个相同的电流跟踪控制环分别为第一电流跟踪控制环和第二电流跟踪控制环；所述第一电流跟踪控制环和所述第二电流跟踪控制环均包括两个并联的通道；两个所述通道分别为带阻滤波器-比例积分控制器通道以及带通滤波器-比例谐振控制器通道；具体包括：
根据所述振荡信号角频率，构建带通滤波器、带阻滤波器以及比例谐振控制器；所述带通滤波器、所述带阻滤波器以及所述比例谐振控制器的特征频率均为所述振荡信号角频率。
构建比例积分控制器。
根据所述带阻滤波器和所述比例积分控制器，构建带阻滤波器-比例积分控制器通道。
根据所述带通滤波器和所述比例谐振控制器，构建带通滤波器-比例谐振控制器通道。
将所述带阻滤波器-比例积分控制器通道与所述带通滤波器-比例谐振控制器通道并联，得到电流跟踪控制环。
其中，所述带阻滤波器的传递函数为
Figure BDA0002319386120000091
其中，ωs为振荡信号角频率，s为拉普拉斯算子。
所述比例积分控制器的传递函数为
Figure BDA0002319386120000092
其中，KPI和GPI分别是所述比例积分控制器的比例控制系数和积分控制系数。
所述带通滤波器的传递函数为
Figure BDA0002319386120000093
所述比例谐振控制器的传递函数为
Figure BDA0002319386120000094
其中，KPR是所述比例谐振控制器的比例控制系数。
步骤105：将直流电压控制器的输出信号与所述d轴电流信号的差输入到所述第一电流跟踪控制环中得到第一参考信号，将直流电压控制器的输出信号与所述d轴电流信号的差输入到所述第二电流跟踪控制环中得到第二参考信号。
步骤106：将无功功率控制器的输出信号与所述q轴电流信号的差输入到所述第一电流跟踪控制环中得到第三参考信号，将无功功率控制器的输出信号与所述q轴电流信号的差输入到所述第二电流跟踪控制环中得到第四参考信号。
步骤107：确定第一电压调制信号和第二电压调制信号；所述第一电压调制信号为所述第一参考信号、所述第二参考信号以及所述d轴电压信号的和；所述第二电压调制信号为所述第三参考信号、所述第四参考信号以及所述q轴电压信号的和。
步骤108：根据所述第一电压调制信号和所述第二电压调制信号，确定网侧变流器主电路调制信号，并根据所述网侧变流器主电路调制信号驱动网侧变流器主电路工作；具体包括：
将所述第一电压调制信号和所述第二电压调制信号进行派克反变换，得到反变换后的调制信号。
对所述反变换后的调制信号进行脉宽调制处理，产生网侧变流器主电路调制信号。
根据所述网侧变流器主电路调制信号驱动网侧变流器主电路工作。
实施例二
如图2所示，本实施例提供的直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法步骤：
步骤S1：采集直驱型风力发电机并网点的三相输出电压信号，派克变换后获得vsd信号和vsq信号。其中，本实施例直驱型风力发电机的主电路原理如图3所示。
步骤S2：采集直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的三相输出电流信号，派克变换后获得iod信号和ioq信号。
步骤S3：取时长为2s的iod信号或ioq信号进行快速傅里叶变换，获取频率在2Hz至45Hz之间幅值最高分量的频率，将该频率乘以2π后得到振荡信号角频率ws。
步骤S4：构建两个相同的电流跟踪控制环，分别为第一电流跟踪控制环和第二电流跟踪控制环；第一电流跟踪控制环和第二电流跟踪控制环均包括两个并联的通道；两个通道分别为带阻滤波器-比例积分控制器通道以及带通滤波器-比例谐振控制器通道。带通滤波器、带阻滤波器以及比例谐振控制器的特征频率均为振荡信号角频率ws。
步骤S5：将直流电压控制器的输出信号与iod信号的差分别输入到带阻滤波器-比例积分控制器通道和带通滤波器-比例谐振控制器通道中；将输出无功功率控制器的输出信号与ioq信号的差分别输入到带阻滤波器-比例积分控制器通道和带通滤波器-比例谐振控制器通道中；
步骤S6：带阻滤波器-比例积分控制器通道的输出、带通滤波器-比例谐振控制器通道的输出与派克变换后的电网电压三者之和作为调制信号，经脉宽调制后产生脉冲驱动变流器主电路工作。
带阻滤波器的传递函数为
Figure BDA0002319386120000111
其中，ωs为振荡信号角频率。
比例积分控制器(PI控制器)的传递函数为
Figure BDA0002319386120000112
其中，KPI和GPI分别是所述比例积分控制器的比例控制系数和积分控制系数。
带通滤波器的传递函数为
Figure BDA0002319386120000113
比例谐振控制器(PR控制器)的传递函数为
Figure BDA0002319386120000114
其中，KPR是所述比例谐振控制器的比例控制系数。
将图4所示的网侧变流器d轴等效阻抗与图5所示的网侧变流器d轴等效阻抗对比发现，采用本实施例提供的方法，能够有效地增加次同步振荡频率下变流器的阻抗，防止直驱型风力发电机发生次同步振荡。
实施例三
如图6所示，本实施例提供的一种直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的系统包括：
电压信号派克变换模块201，用于获取直驱型风力发电机并网点的三相输出电压信号，并将所述三相输出电压信号经过派克变换后得到d轴电压信号和q轴电压信号。
电流信号派克变换模块202，用于获取直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的三相输出电流信号，并将所述三相输出电流信号经过派克变换后得到d轴电流信号和q轴电流信号。
振荡信号角频率得到模块203，用于对所述d轴电流信号或者所述q轴电流信号进行处理，得到振荡信号角频率。
电流跟踪控制环构建模块204，用于根据所述振荡信号角频率，构建两个相同的电流跟踪控制环；其中，两个相同的电流跟踪控制环分别为第一电流跟踪控制环和第二电流跟踪控制环；所述第一电流跟踪控制环和所述第二电流跟踪控制环均包括两个并联的通道；两个所述通道分别为带阻滤波器-比例积分控制器通道以及带通滤波器-比例谐振控制器通道。
第一参考信号和第二参考信号确定模块205，用于将直流电压控制器的输出信号与所述d轴电流信号的差输入到所述第一电流跟踪控制环中得到第一参考信号，将直流电压控制器的输出信号与所述d轴电流信号的差输入到所述第二电流跟踪控制环中得到第二参考信号。
第三参考信号和第四参考信号确定模块206，用于将无功功率控制器的输出信号与所述q轴电流信号的差输入到所述第一电流跟踪控制环中得到第三参考信号，将无功功率控制器的输出信号与所述q轴电流信号的差输入到所述第二电流跟踪控制环中得到第四参考信号。
第一电压调制信号和第二电压调制信号确定模块207，用于确定第一电压调制信号和第二电压调制信号；所述第一电压调制信号为所述第一参考信号、所述第二参考信号以及所述d轴电压信号的和；所述第二电压调制信号为所述第三参考信号、所述第四参考信号以及所述q轴电压信号的和。
调制驱动模块208，用于根据所述第一电压调制信号和所述第二电压调制信号，确定网侧变流器主电路调制信号，并根据所述网侧变流器主电路调制信号驱动网侧变流器主电路工作。
其中，所述振荡信号角频率得到模块203，具体包括：
振荡信号角频率得到单元，用于取时长为2s的d轴电流信号进行快速傅里叶变换，得到第一变换后电流信号，然后在所述第一变换后电流信号中选取频率在2Hz至45Hz之间的幅值最高分量的频率，并将所述幅值最高分量的频率乘以2π得到振荡信号角频率，或者，取时长为2s的q轴电流信号进行快速傅里叶变换，得到第二变换后电流信号，然后在所述第二变换后电流信号中选取频率在2Hz至45Hz之间的幅值最高分量的频率，并将所述幅值最高分量的频率乘以2π得到振荡信号角频率。
电流跟踪控制环构建模块204，具体包括：
带通滤波器、带阻滤波器以及比例谐振控制器构建单元，用于根据所述振荡信号角频率，构建带通滤波器、带阻滤波器以及比例谐振控制器；所述带通滤波器、所述带阻滤波器以及所述比例谐振控制器的特征频率均为所述振荡信号角频率。
比例积分控制器构建单元，用于构建比例积分控制器。
带阻滤波器-比例积分控制器通道构建单元，用于根据所述带阻滤波器和所述比例积分控制器，构建带阻滤波器-比例积分控制器通道。
带通滤波器-比例谐振控制器通道构建单元，用于根据所述带通滤波器和所述比例谐振控制器，构建带通滤波器-比例谐振控制器通道。
电流跟踪控制环构建单元，用于将所述带阻滤波器-比例积分控制器通道与所述带通滤波器-比例谐振控制器通道并联，得到电流跟踪控制环。
其中，所述带阻滤波器的传递函数为
Figure BDA0002319386120000131
其中，ωs为振荡信号角频率。
所述比例积分控制器的传递函数为
Figure BDA0002319386120000132
其中，KPI和GPI分别是所述比例积分控制器的比例控制系数和积分控制系数。
所述带通滤波器的传递函数为
Figure BDA0002319386120000133
所述比例谐振控制器的传递函数为
Figure BDA0002319386120000141
其中，KPR是所述比例谐振控制器的比例控制系数。
调制驱动模块208，具体包括：
反变换调制信号确定单元，用于将所述第一电压调制信号和所述第二电压调制信号进行派克反变换，得到反变换后的调制信号。
网侧变流器主电路调制信号产生单元，用于对所述反变换后的调制信号进行脉宽调制处理，产生网侧变流器主电路调制信号。
驱动单元，用于根据所述网侧变流器主电路调制信号驱动网侧变流器主电路工作。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法，其特征在于，包括：
获取直驱型风力发电机并网点的三相输出电压信号，并将所述三相输出电压信号经过派克变换后得到d轴电压信号和q轴电压信号；
获取直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的三相输出电流信号，并将所述三相输出电流信号经过派克变换后得到d轴电流信号和q轴电流信号；
对所述d轴电流信号或者所述q轴电流信号进行处理，得到振荡信号角频率；
根据所述振荡信号角频率，构建两个相同的电流跟踪控制环；其中，两个相同的电流跟踪控制环分别为第一电流跟踪控制环和第二电流跟踪控制环；所述第一电流跟踪控制环和所述第二电流跟踪控制环均包括两个并联的通道；两个所述通道分别为带阻滤波器-比例积分控制器通道以及带通滤波器-比例谐振控制器通道；
将直流电压控制器的输出信号与所述d轴电流信号的差输入到所述第一电流跟踪控制环中得到第一参考信号，将直流电压控制器的输出信号与所述d轴电流信号的差输入到所述第二电流跟踪控制环中得到第二参考信号；
将无功功率控制器的输出信号与所述q轴电流信号的差输入到所述第一电流跟踪控制环中得到第三参考信号，将无功功率控制器的输出信号与所述q轴电流信号的差输入到所述第二电流跟踪控制环中得到第四参考信号；
确定第一电压调制信号和第二电压调制信号；所述第一电压调制信号为所述第一参考信号、所述第二参考信号以及所述d轴电压信号的和；所述第二电压调制信号为所述第三参考信号、所述第四参考信号以及所述q轴电压信号的和；
根据所述第一电压调制信号和所述第二电压调制信号，确定网侧变流器主电路调制信号，并根据所述网侧变流器主电路调制信号驱动网侧变流器主电路工作。
2.根据权利要求1所述的直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法，其特征在于，所述对所述d轴电流信号或者所述q轴电流信号进行处理，得到振荡信号角频率，具体包括：
取时长为2s的d轴电流信号进行快速傅里叶变换，得到第一变换后电流信号，然后在所述第一变换后电流信号中选取频率在2Hz至45Hz之间的幅值最高分量的频率，并将所述幅值最高分量的频率乘以2π得到振荡信号角频率；
或者，取时长为2s的q轴电流信号进行快速傅里叶变换，得到第二变换后电流信号，然后在所述第二变换后电流信号中选取频率在2Hz至45Hz之间的幅值最高分量的频率，并将所述幅值最高分量的频率乘以2π得到振荡信号角频率。
3.根据权利要求1所述的直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法，其特征在于，所述根据所述振荡信号角频率，构建两个相同的电流跟踪控制环，具体包括：
根据所述振荡信号角频率，构建带通滤波器、带阻滤波器以及比例谐振控制器；所述带通滤波器、所述带阻滤波器以及所述比例谐振控制器的特征频率均为所述振荡信号角频率；
构建比例积分控制器；
根据所述带阻滤波器和所述比例积分控制器，构建带阻滤波器-比例积分控制器通道；
根据所述带通滤波器和所述比例谐振控制器，构建带通滤波器-比例谐振控制器通道；
将所述带阻滤波器-比例积分控制器通道与所述带通滤波器-比例谐振控制器通道并联，得到电流跟踪控制环。
4.根据权利要求3所述的直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法，其特征在于，所述带阻滤波器的传递函数为
Figure FDA0002911284570000031
其中，ωs为振荡信号角频率；s为拉普拉斯算子；
所述比例积分控制器的传递函数为
Figure FDA0002911284570000032
其中，KPI和GPI分别是所述比例积分控制器的比例控制系数和积分控制系数；
所述带通滤波器的传递函数为
Figure FDA0002911284570000033
所述比例谐振控制器的传递函数为
Figure FDA0002911284570000034
其中，KPR是所述比例谐振控制器的比例控制系数。
5.根据权利要求1所述的直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的方法，其特征在于，所述根据所述第一电压调制信号和所述第二电压调制信号，确定网侧变流器主电路调制信号，并根据所述网侧变流器主电路调制信号驱动网侧变流器主电路工作，具体包括：
将所述第一电压调制信号和所述第二电压调制信号进行派克反变换，得到反变换后的调制信号；
对所述反变换后的调制信号进行脉宽调制处理，产生网侧变流器主电路调制信号；
根据所述网侧变流器主电路调制信号驱动网侧变流器主电路工作。
6.一种直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的系统，其特征在于，包括：
电压信号派克变换模块，用于获取直驱型风力发电机并网点的三相输出电压信号，并将所述三相输出电压信号经过派克变换后得到d轴电压信号和q轴电压信号；
电流信号派克变换模块，用于获取直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的三相输出电流信号，并将所述三相输出电流信号经过派克变换后得到d轴电流信号和q轴电流信号；
振荡信号角频率得到模块，用于对所述d轴电流信号或者所述q轴电流信号进行处理，得到振荡信号角频率；
电流跟踪控制环构建模块，用于根据所述振荡信号角频率，构建两个相同的电流跟踪控制环；其中，两个相同的电流跟踪控制环分别为第一电流跟踪控制环和第二电流跟踪控制环；所述第一电流跟踪控制环和所述第二电流跟踪控制环均包括两个并联的通道；两个所述通道分别为带阻滤波器-比例积分控制器通道以及带通滤波器-比例谐振控制器通道；
第一参考信号和第二参考信号确定模块，用于将直流电压控制器的输出信号与所述d轴电流信号的差输入到所述第一电流跟踪控制环中得到第一参考信号，将直流电压控制器的输出信号与所述d轴电流信号的差输入到所述第二电流跟踪控制环中得到第二参考信号；
第三参考信号和第四参考信号确定模块，用于将无功功率控制器的输出信号与所述q轴电流信号的差输入到所述第一电流跟踪控制环中得到第三参考信号，将无功功率控制器的输出信号与所述q轴电流信号的差输入到所述第二电流跟踪控制环中得到第四参考信号；
第一电压调制信号和第二电压调制信号确定模块，用于确定第一电压调制信号和第二电压调制信号；所述第一电压调制信号为所述第一参考信号、所述第二参考信号以及所述d轴电压信号的和；所述第二电压调制信号为所述第三参考信号、所述第四参考信号以及所述q轴电压信号的和；
调制驱动模块，用于根据所述第一电压调制信号和所述第二电压调制信号，确定网侧变流器主电路调制信号，并根据所述网侧变流器主电路调制信号驱动网侧变流器主电路工作。
7.根据权利要求6所述的直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的系统，其特征在于，所述振荡信号角频率得到模块，具体包括：
振荡信号角频率得到单元，用于取时长为2s的d轴电流信号进行快速傅里叶变换，得到第一变换后电流信号，然后在所述第一变换后电流信号中选取频率在2Hz至45Hz之间的幅值最高分量的频率，并将所述幅值最高分量的频率乘以2π得到振荡信号角频率，或者，取时长为2s的q轴电流信号进行快速傅里叶变换，得到第二变换后电流信号，然后在所述第二变换后电流信号中选取频率在2Hz至45Hz之间的幅值最高分量的频率，并将所述幅值最高分量的频率乘以2π得到振荡信号角频率。
8.根据权利要求6所述的直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的系统，其特征在于，电流跟踪控制环构建模块，具体包括：
带通滤波器、带阻滤波器以及比例谐振控制器构建单元，用于根据所述振荡信号角频率，构建带通滤波器、带阻滤波器以及比例谐振控制器；所述带通滤波器、所述带阻滤波器以及所述比例谐振控制器的特征频率均为所述振荡信号角频率；
比例积分控制器构建单元，用于构建比例积分控制器；
带阻滤波器-比例积分控制器通道构建单元，用于根据所述带阻滤波器和所述比例积分控制器，构建带阻滤波器-比例积分控制器通道；
带通滤波器-比例谐振控制器通道构建单元，用于根据所述带通滤波器和所述比例谐振控制器，构建带通滤波器-比例谐振控制器通道；
电流跟踪控制环构建单元，用于将所述带阻滤波器-比例积分控制器通道与所述带通滤波器-比例谐振控制器通道并联，得到电流跟踪控制环。
9.根据权利要求6所述的直驱风机网侧变流器次同步振荡抑制的系统，其特征在于，调制驱动模块，具体包括：
反变换调制信号确定单元，用于将所述第一电压调制信号和所述第二电压调制信号进行派克反变换，得到反变换后的调制信号；
网侧变流器主电路调制信号产生单元，用于对所述反变换后的调制信号进行脉宽调制处理，产生网侧变流器主电路调制信号；
驱动单元，用于根据所述网侧变流器主电路调制信号驱动网侧变流器主电路工作。
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